JP4309699B2

JP4309699B2 - Thermal head and thermal printer using the same

Info

Publication number: JP4309699B2
Application number: JP2003153333A
Authority: JP
Inventors: 洋一元
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-05-29
Filing date: 2003-05-29
Publication date: 2009-08-05
Anticipated expiration: 2023-05-29
Also published as: JP2004351800A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発熱素子の発する熱を利用して記録するサーマルヘッド、並びにそれを用いたサーマルプリンタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ファクシミリやビデオプリンタ等の記録デバイスとしてサーマルヘッドが用いられている。
【０００３】
かかる従来のサーマルヘッドは、直線状に配列された複数の発熱素子を上面に有するヘッド基板を、アルミニウム等の金属から成る放熱板上に接着材としての放熱性樹脂や両面テープを介して載置させた構造をしている。このようなサーマルヘッドは、例えば記録媒体として感熱紙を用いる場合、サーマルヘッド上に配設されるプラテンローラを用いて感熱紙を副走査方向（発熱素子の配列方向と直交する方向）に搬送し、感熱紙をサーマルヘッドに対して摺接させながら、該発熱素子を外部からの印画信号に基づいて個々に選択的に発熱させるとともに、該発熱した熱を発熱素子上の感熱紙に伝導させ、該伝導させた熱によって感熱紙を発色させて感熱紙に所定の印画を形成する。
【０００４】
また記録媒体としてインクリボン及び記録紙を用いる場合、インクリボンと記録紙を重ね合わせた状態で両者を発熱素子上に搬送しながら、発熱素子の発する熱によってインクリボンのインクを溶融させ、該溶融したインクを記録紙に転写させることによって記録紙に所定の印画を形成する。
【０００５】
尚、前記放熱板の上面には、図４に示す如く、発熱素子の配列方向と略平行な一対の溝１７ａが形成されており、かかる一対の溝１７ａの内部で放熱性樹脂の余剰分を収容している。
【０００６】
ところで、記録媒体をサーマルヘッドに対して摺接させた際、両者間に生じる摩擦力はサーマルヘッドの温度が高くなると大きくなる傾向にあることから（特許文献１）、記録媒体が副走査方向に対して斜め方向に搬送されたり、紙詰まりが発生することがある。この場合、ヘッド基板には副走査方向のみならず、主走査方向（発熱素子の配列と平行な方向）や斜め方向など、様々な方向に大きな力が印加される。
【０００７】
【特許文献１】
特開平８−９９４２７号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開平８−２６７８０５号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来のサーマルヘッドにおいては、図４に示すように主走査方向に沿った一対の溝のみ形成されているか、あるいは、特許文献２に示されているように主走査方向及び副走査方向にそれぞれ一対の溝が形成されているに過ぎなかったため、ヘッド基板に印加される斜めの方向等の種々の外力に対して大きなブレーキとなり得るものが存在せず、それ故、上記印加外力が特に大きい場合、ヘッド基板が放熱板に対して大きくずれてしまい、良好な印画を形成することが困難である問題点を有していた。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑み案出されたものであり、その目的は、ヘッド基板を放熱板上に強固に被着させておくことが可能な高性能のサーマルヘッド、並びにサーマルプリンタを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のサーマルヘッドは、複数の発熱素子を有するヘッド基板を接着材を介して放熱板の上面上に載置させてなり、前記複数の発熱素子上に記録媒体を搬送しながら印画を形成するサーマルヘッドにおいて、前記放熱板は、前記接着材の一部を収容し、かつ平面視したときに円状、楕円状、円弧状、または渦巻状をなす溝を前記上面に備えているとともに、前記放熱板の上面を１ｃｍ×１ｃｍの区画に区分した際に当該１ｃｍ×１ｃｍの区画に存在する溝の平均個数、または前記１ｃｍ×１ｃｍの区画より細かな区画に区分した際に、当該細かな区画に存在する溝の平均個数から１ｃｍ^２あたりに存在する前記溝の平均個数に換算した個数が１個以上であることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明のサーマルヘッドにおいて、前記溝は、深さが０．１μｍ〜０．４μｍの範囲であり、かつ幅が１３μｍ〜２０μｍの範囲であることが好ましい。
【００１３】
更に、本発明のサーマルヘッドにおいて、前記溝は、前記放熱板の上面の少なくとも前記複数の発熱素子の直下領域に設けられていることが好ましい。
【００１４】
また更に、本発明のサーマルヘッドにおいて、前記溝は、前記放熱板の上面における前記複数の発熱素子の直下領域よりも当該直下領域に多く設けられていることが好ましい。
【００１５】
更にまた、本発明のサーマルヘッドにおいて、前記放熱板の上面を１ｃｍ×１ｃｍの区画に区分した際に当該１ｃｍ×１ｃｍの区画に存在する溝の平均個数、または前記１ｃｍ×１ｃｍの区画より細かな区画に区分した際に、当該細かな区画に存在する溝の平均個数から１ｃｍ ^２あたりに存在する前記溝の平均個数に換算した個数が８３個〜８２７個であることが好ましい。
【００１６】
また更に、本発明のサーマルヘッドは、前記複数の発熱素子の配列方向に沿って設けられている、前記溝と異なる一対の溝を前記上面に備えており、前記一対の溝は、前記溝に比べて前記放熱板の厚み方向における深さが深いことを特徴とするものである。
【００１７】
そして本発明のサーマルプリンタは、上述のサーマルヘッドと、該サーマルヘッドを押圧しつつ発熱素子上に記録媒体を搬送する搬送手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１８】
本発明によれば、ヘッド基板が載置される放熱板の上面上に、ヘッド基板−放熱板間に介在する接着材の一部を内部に収容する溝を１個／ｃｍ^２の密度で設けるとともに、該溝を平面視したときに円状、楕円状、円弧状、または渦巻状になしたことから、ヘッド基板に対して印加される種々の方向にかかる外力に対して溝がブレーキになる。従って、サーマルヘッドやサーマルプリンタの使用中にヘッド基板が放熱板に対して大きくずれるといった不具合を有効に防止することができる。
【００１９】
特に溝を平面視状態で円状もしくは蔓巻状に成した場合、放熱板の上面に対して略平行なあらゆる方向の力に対して溝がブレーキとなるため、特に好ましい。
【００２０】
また本発明によれば、前記溝を少なくとも発熱素子の直下領域に形成することにより、プラテンローラ等の搬送手段からの外力の影響を受け易い発熱素子の直下領域で溝によるブレーキの効果を高めることができ、ヘッド基板を放熱板に対してより強固に固定することができる。かかる効果は前記溝を発熱素子の直下領域外よりも直下領域で多く形成することにより、更に高められる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００２２】
図１は本発明の一形態に係るサーマルヘッドの断面図、図２は図１のサーマルヘッドを構成する放熱板の上面図であり、図１に示すサーマルヘッドは、大略、ヘッド基板１を接着材としての放熱性樹脂８や両面テープ９を介して放熱板７上に載置させた構造を有している。
【００２３】
前記ヘッド基板１は、アルミナセラミックスや単結晶シリコン、Ｆｅ−Ｎｉ合金等の種々の材料により長方形状を成すように形成されたベースプレート２の上面に、部分グレーズ層３や発熱素子４ａ、回路配線５等を被着させた構成となっている。
【００２４】
かかるベースプレート２は、アルミナセラミックスから成る場合、例えばアルミナ、シリカ、マグネシア等のセラミックス原料粉末に適当な有機溶剤・溶媒を添加・混合して泥漿状になすとともに、これを従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等を採用することによってセラミックグリーンシートを得、しかる後、このセラミックグリーンシートを四角形状に打ち抜いた上、高温で焼成することによって製作される。
【００２５】
また前記ベースプレート２の上面には、ガラス製の部分グレーズ層３がベースプレート２の長辺に沿って帯状に被着され、その頂部付近には複数の発熱素子４ａを配列させて成る発熱素子列４が設けられる。
【００２６】
前記部分グレーズ層３は、例えば曲率半径１ｍｍ〜４ｍｍの断面円弧状を成すように形成されており、その頂部の厚みは２０μｍ〜８０μｍに設定される。
【００２７】
この部分グレーズ層３は、例えば、熱伝導率が０．７Ｗ／ｍ・Ｋ〜１．０Ｗ／ｍ・Ｋのガラスにより形成されているため、その内部で発熱素子４ａの熱の一部を蓄積してサーマルヘッドの熱応答性を良好に維持する作用、具体的には、発熱素子４ａの温度を短時間で印画に必要な所定の温度まで上昇させる蓄熱層としての作用を為す。
【００２８】
尚、前記部分グレーズ層３は、ガラス粉末に適当な有機溶剤を添加・混合して得た所定のガラスペーストを従来周知のスクリーン印刷等によってベースプレート２の上面に帯状に印刷・塗布し、これを高温で焼き付けることによって形成される。
【００２９】
更に、前記部分グレーズ層３の頂部付近に設けられる発熱素子列４は、複数の発熱素子４ａを例えば６００ｄｐｉ(dot per inch)の密度で主走査方向に直線状に配列させて成り、各々の発熱素子列４がＴａＳｉＯ系、ＴｉＳｉＯ系、ＴｉＣＳｉＯ系等の電気抵抗材料から成っている。
【００３０】
前記複数の発熱素子４ａは、その両端に接続される回路配線５を介して外部からの電力が供給されるとジュール発熱を起こし、感熱紙に印画を形成するのに必要な温度、例えば１５０℃〜４００℃の温度に発熱する。
【００３１】
また、前記各発熱素子４ａの両端に接続される回路配線５は、アルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）等の金属材料により所定パターンに形成されており、発熱素子４ａに所定の電力を供給する給電配線として機能する。
【００３２】
尚、前記発熱素子４ａ及び回路配線５は、従来周知の薄膜形成技術、具体的には、スパッタリング、フォトリソグラフィー技術、エッチング技術等を採用することにより所定パターンを成すようにベースプレート２の上面に被着・形成される。
【００３３】
一方、前記発熱素子４ａ及び回路配線５の上面には保護膜６が被着されており、該保護膜６によって発熱素子４ａや回路配線５が共通に被覆されている。
【００３４】
前記保護膜６は、窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）や酸化珪素（ＳｉＯ_２）、サイアロン（Ｓｉ-Ａｌ-Ｏ-Ｎ）等の耐磨耗性に優れた無機質材料から成り、発熱素子４ａや回路配線５等を記録媒体の摺接による磨耗や大気中に含まれている水分等の接触による腐食から保護する作用を為す。
【００３５】
尚、上述した保護膜６は、従来周知の薄膜形成技術、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法やスパッタリング等を採用し、窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）や酸化珪素（ＳｉＯ_２）、サイアロン（Ｓｉ-Ａｌ-Ｏ-Ｎ）等の無機質材料を発熱素子４ａや回路配線５等の上面に５μｍ〜１０μｍの厚みに被着させることにより形成される。
【００３６】
一方、前記ヘッド基板１はアルミニウムやＳＵＳ等の良熱伝導性の金属から成る放熱板７上に載置されている。
【００３７】
前記放熱板７は、その上面には互いに所定の間隔を空けて略平行に配される一対の溝７ａが主走査方向に沿って設けられている。また放熱板７−ヘッド基板１間の領域のうち、一対の溝７ａ間には発熱素子４ａの直下に配される帯状の放熱性樹脂８が、一対の溝７ａよりも外側の領域（放熱性樹脂８の短手方向両側）には両面テープ９がそれぞれ介在している。
【００３８】
このような放熱板７は、その上面でヘッド基板１を支持するとともに、ヘッド基板１の熱の一部を放熱性樹脂８を介して吸収し、これを外部に放出することによってヘッド基板１中の温度が過度に高温となるのを有効に防止する作用を為す。
【００３９】
そして前記放熱板７の上面には、平面視状態で曲線状（本実施形態においては円状）を成す溝７ｂが複数（１個／ｃｍ^２以上の形成密度）形成されている。
【００４０】
前記曲線状の溝７ｂは、幅が１３μｍ〜２０μｍ、深さが０．１μｍ〜０．４μｍにそれぞれ形成されており、その内部には放熱性樹脂８や両面テープ９の一部が収容されている。
【００４１】
かかる溝７ｂは上述したように平面視で円状を成しているため、ヘッド基板１に対して主走査方向に印加される外力に対して溝７ｂがブレーキになる。従って、サーマルヘッドやサーマルプリンタの使用中にヘッド基板１が放熱板７に対して主走査方向に大きくずれるといった不具合を有効に防止することができる。
【００４２】
しかもこの場合、溝７ｂを円状に成しておけば、放熱板上面に平行なあらゆる方向の外力に対して溝７ｂがブレーキとなるため極めて有効である。
【００４３】
前記円状の溝７ｂの形成領域は、ヘッド基板１の直下領域に位置する放熱板７の上面であればいかなる領域でも良いが、溝７ｂを少なくとも発熱素子４ａの直下領域に形成することが好ましく、この場合、記録媒体のスティッキングや紙詰まりによって主走査方向の力が印加されやすいヘッド基板１の発熱素子４ａの直下領域で溝７ｂによるブレーキの効果を高めることができ、ヘッド基板１を放熱板７に対してより強固に固定することができる。溝７ｂを発熱素子４ａの直下領域外よりも直下領域で多くなるように放熱板７の上面全域に形成すれば、更にヘッド基板１を放熱板７に対して強固に固定できる。
【００４４】
また溝７ｂの形成密度は、上限値を８２７個／ｃｍ^２以下に設定することが好ましく、一方、下限値を８３個／ｃｍ^２以上に設定することが好ましい。
【００４５】
ここで、溝７ｂの形成密度の上限値を８２７個／ｃｍ^２以下にするのは、上限値が８２７個／ｃｍ^２よりも大きいと、ヘッド基板１から放熱板７への熱伝達が低下する傾向にある。一方、溝７ｂの形成密度の下限値を８３個／ｃｍ^２以上にするのは、かかる数値範囲でヘッド基板１と放熱板７との密着力が特に大きくなるからである。
【００４６】
溝７ｂの密度は、放熱板７の上面を１ｃｍ×１ｃｍの区画に区分した際に、各区画内に存在する溝７ｂの個数をカウントし、各区画内に存在する溝７ｂの平均個数によって定義される。１個の溝７ｂが複数の区画に跨って存在している場合は、各区画で前記溝７ｂを別個にカウントする。また１個の溝より複数個の溝に枝分かれしている場合は、枝分かれした各溝についてカウントする。放熱板７の面積の都合上、１ｃｍ×１ｃｍの区画を確保できないときは、より細かな区画に区分した状態で各区画内に存在する平均の溝７ｂの個数をカウントし、しかる後、カウントした溝７ｂの個数を１ｃｍ^２あたりの個数に換算することによって溝７ｂの密度を算出する。
【００４７】
尚、放熱板７は、アルミニウムから成る場合、例えばアルミニウムのインゴット（塊）を従来周知の金属加工法等によって所定形状に成形することによって一対の溝７ａと一体的に製作される。また円状の溝７ｂは、例えば、中心を起点として放射状に伸びる炭素鋼製の切削刃を有する円盤状の板体を放熱板上に配置させるとともに、前記板体と放熱板との間に油性の切削油を供給しながら前記板体を回転させ、放熱板７の表面を切削することによって製作される。
【００４８】
一方、前記ヘッド基板１−放熱板７間に介在される放熱性樹脂８は、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂、アクリル樹脂等の比較的熱伝導率が高い熱硬化性樹脂から成り、発熱素子４ａの熱をヘッド基板１より放熱板７に対して良好に伝導させるとともに、両面テープ９と共にヘッド基板１と放熱板７とを強固に固定する作用を為す。
【００４９】
また前記放熱性樹脂８の両側に配される両面テープ９は、例えばアクリル樹脂等、比較的変形しにくい材料から成り、ヘッド基板１と放熱板７とを略平行に配置すべく帯状の樹脂材の両側に設けられており、その厚みは（２５μｍ〜２００μｍ）に設定されている。
【００５０】
尚、ヘッド基板１と放熱板７との固定は放熱板７の上面の所定領域に放熱性樹脂８の前駆体を塗布するとともに、両面テープ９を貼着し、しかる後、ヘッド基板１を放熱板７上に載置した上、放熱性樹脂８の前駆体を熱硬化させることによって完了する。
【００５１】
そして、上述のようなサーマルヘッドが組み込まれるサーマルプリンタには、図３に示す如く、記録媒体をサーマルヘッドＴの発熱素子４ａ上に搬送する搬送手段として、プラテンローラ１０や搬送ローラ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ等が配設される。
【００５２】
前記プラテンローラ１０は、ＳＵＳ等の金属から成る軸芯の外周にブタジエンゴム等を３ｍｍ〜１５ｍｍ程度の厚みに巻きつけた円柱状の部材であり、サーマルヘッドＴの発熱素子４ａ上に回転可能に支持され、記録媒体を発熱素子４ａに対して押圧しつつ記録媒体を発熱素子４ａの配列と直交する方向（図中の矢印方向）に搬送する。
【００５３】
また前記搬送ローラ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄは、その外周部が金属やゴム等によって形成されており、サーマルヘッドＴに対し記録媒体の搬送方向上流側と下流側に分かれて配設され、これらの搬送ローラ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄと前述のプラテンローラ１０とで記録媒体の走行を支持している。
【００５４】
そして、これと同時に複数の発熱素子４ａを図示しないドライバーＩＣの駆動に伴い選択的にジュール発熱させ、これらの熱を記録媒体に伝導させることによって所定の印画が形成される。
【００５５】
尚、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更・改良が可能である。
【００５６】
例えば、上述の実施形態においては、放熱板７上に溝７ｂを円状になすようにしたが、楕円状、円弧状、渦巻状、波状、または蔓巻状をなしていればあらゆる形状を含むことは勿論である。
【００５７】
また上述の実施形態においては、放熱板７上に一対の溝７ａを形成する場合について説明したが、かかる溝７ａが存在しない場合にも本発明は適用可能である。
【００５８】
【実験例】
次に本発明の作用効果を実験例に基づき説明する。
【００５９】
第１実験は、ＳＵＳ製の放熱板上に１インチ×１インチのヘッド基板を両面テープを介して載置させるとともに、放熱板上に種々の溝を形成したサーマルヘッドＡ〜Ｄを作成し、これらサーマルヘッドＡ〜Ｄのヘッド基板に、主走査方向に対して４５°傾斜した方向の外力を徐々に印加していき、ヘッド基板が放熱板より剥がれた荷重を測定することで放熱板とヘッド基板との密着強度を調べるというものである。サーマルヘッドＡでは円状の溝を、サーマルヘッドＢでは副走査方向に平行な溝を、サーマルヘッドＣでは主走査方向に平行な溝をそれぞれ設けた。一方、サーマルヘッドＤでは溝を設けなかった。尚、両面テープとしては厚み約５０μｍのアクリル樹脂製のものを使用した。またサーマルヘッドＡ〜Ｃにおいては溝の形成密度を約６００個／ｃｍ^２、溝の平均幅を１５μｍ、溝の平均深さを０．２μｍとした。以上の実験結果を表１に示す。
【００６０】
【表１】

【００６１】
この表１によれば、曲線状の溝が存在しないサーマルヘッドＤや主走査方向に平行な溝が形成されたサーマルヘッドＣ、副走査方向に対して平行な溝を有するサーマルヘッドＢでは小さな外力でヘッド基板が剥がれている。一方、円状の溝を有するサーマルヘッドＡでは約８ｋｇｆ以上の大きな外力まで耐えることができ、サーマルヘッドＢ，Ｃ，Ｄに比べて格段に優れた接着力を有していることがわかった。
【００６２】
（第２実験）
第２実験は、円状の溝の形成密度を少しずつ異ならせて第１実験と同様の実験を行った。尚、その他の条件は第１実験と同様である。以上の実験結果を表２に示す。
【００６３】
【表２】

【００６４】
この表２によれば、溝の形成密度が１個／ｃｍ^２未満であるサンプルにおいては、小さな外力によってヘッド基板が剥がれてしまった。一方、形成密度が１個／ｃｍ^２以上のサンプルにおいてはヘッド基板が剥がれる外力が比較的大きくなり、特に８３個／ｃｍ^２以上の形成密度に設定したサンプルでヘッド基板と放熱板との密着力が特に優れた結果が得られている。
【００６５】
従って、上述した第１実験及び第２実験の結果によれば、放熱板上に曲線状の溝を１個／ｃｍ^２以上の形成密度で設けておけば、主走査方向に対して斜めの方向からヘッド基板に外力が印加されても、ヘッド基板の位置ずれが発生するのを良好に抑制できることが判り、特に溝を８３個／ｃｍ^２以上形成すれば、かかる効果がより顕著になることがわかる。
【００６６】
【発明の効果】
本発明によれば、ヘッド基板が載置される放熱板上に、ヘッド基板−放熱板間に介在される接着材の一部を内部に収容する溝を１個／ｃｍ^２の密度で形成するとともに、該溝を平面的に曲線状に成したことから、ヘッド基板に対して印加される種々の方向にかかる外力に対して溝がブレーキになる。従って、サーマルヘッドやサーマルプリンタの使用中にヘッド基板が放熱板に対して大きくずれるといった不具合を有効に防止することができる。
【００６７】
特に溝を平面視状態で円状もしくは蔓巻状に成した場合、放熱板の上面に対して略平行なあらゆる方向の力に対して溝がブレーキとなるため、特に好ましい。
【００６８】
また本発明によれば、前記溝を少なくとも発熱素子の直下領域に形成することにより、プラテンローラ等の搬送手段からの外力の影響を受け易い発熱素子の直下領域で溝によるブレーキの効果を高めることができ、ヘッド基板を放熱板に対してより強固に固定することができる。かかる効果は前記溝を発熱素子の直下領域外よりも直下領域で多く形成することにより、更に高められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかるサーマルヘッドの断面図である。
【図２】図１のサーマルヘッドを構成する放熱板の上面図である。
【図３】図１のサーマルヘッドを搭載したサーマルプリンタの概略側面図である。
【図４】従来のサーマルヘッドを構成する放熱板の上面図である。
【符号の説明】
１・・・ヘッド基板
２・・・ベースプレート
３・・・部分グレーズ層
４・・・発熱素子列
４ａ・・・発熱素子
５・・・回路配線
６・・・保護膜
７・・・放熱板
７ａ・・・溝
７ｂ・・・溝
８・・・放熱性樹脂（接着材）
９・・・両面テープ（接着材）
１０・・・プラテンローラ（搬送手段）
１１ａ,１１ｂ,１１ｃ,１１ｄ・・・搬送ローラ（搬送手段）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a thermal head for recording using heat generated by a heating element, and a thermal printer using the thermal head.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, thermal heads have been used as recording devices such as facsimiles and video printers.
[0003]
In such a conventional thermal head, a head substrate having a plurality of linearly arranged heating elements on the upper surface is placed on a heat radiating plate made of a metal such as aluminum via a heat radiating resin as an adhesive or a double-sided tape. It has a structure that was. Such a thermal head, for example, when using thermal paper as a recording medium, transports the thermal paper in the sub-scanning direction (direction perpendicular to the arrangement direction of the heating elements) using a platen roller disposed on the thermal head. , While causing the thermal paper to slidably contact the thermal head, the heating elements are selectively heated based on an external print signal, and the generated heat is conducted to the thermal paper on the heating elements, The thermal paper is colored by the conducted heat to form a predetermined print on the thermal paper.
[0004]
When an ink ribbon and recording paper are used as the recording medium, the ink ribbon ink is melted by the heat generated by the heating element while the ink ribbon and the recording paper are transported onto the heating element, and the melting is performed. A predetermined print is formed on the recording paper by transferring the ink to the recording paper.
[0005]
As shown in FIG. 4, a pair of grooves 17a substantially parallel to the arrangement direction of the heat generating elements are formed on the upper surface of the heat radiating plate, and an excess of the heat radiating resin is provided inside the pair of grooves 17a. Contained.
[0006]
By the way, when the recording medium is brought into sliding contact with the thermal head, the frictional force generated between the two tends to increase as the temperature of the thermal head increases (Patent Document 1). On the other hand, it may be conveyed in an oblique direction or a paper jam may occur. In this case, a large force is applied to the head substrate not only in the sub-scanning direction but also in various directions such as the main scanning direction (direction parallel to the arrangement of the heating elements) and the oblique direction.
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 8-99427
[Patent Document 2]
JP-A-8-267805 [0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional thermal head, only a pair of grooves along the main scanning direction is formed as shown in FIG. 4 , or as shown in Patent Document 2, in the main scanning direction and the sub-scanning direction. Since only a pair of grooves are formed, there is no brake that can be a great brake against various external forces applied to the head substrate, such as an oblique direction. Therefore, the applied external force is particularly large. In this case, there is a problem that the head substrate is largely displaced from the heat sink and it is difficult to form a good print.
[0010]
The present invention has been devised in view of the above problems, and an object thereof is to provide a high-performance thermal head and a thermal printer capable of firmly attaching a head substrate on a heat sink. There is.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In the thermal head of the present invention, a head substrate having a plurality of heating elements is placed on the upper surface of a heat radiating plate via an adhesive, and a print is formed while conveying a recording medium on the plurality of heating elements. in the thermal head, the heat radiating plate, the housing part of the adhesive material, and a circular shape when viewed in plan, elliptical, with has a groove which forms an arc-shaped, or spiral on the top surface, before average number number of grooves present in the compartment of the 1 cm × 1 cm upon dividing the upper surface of serial heat sink section of 1 cm × 1 cm, or upon classified into finer partitions than compartment of the 1 cm × 1 cm, the number in terms of the average number of the grooves present from the average number of grooves present in the fine partition per 1 cm ² is characterized in der Rukoto 1 or more.
[0012]
Further, in the thermal head of the present invention, before Kimizo ranges depth of 0.1 m to 0.4 m, and it is preferable that the width is in the range of 13Myuemu～20myuemu.
[0013]
Further, in the thermal head of the present invention, the groove preferably being provided et the region immediately below at least the plurality of heat generating elements of the upper surface of the heat radiating plate.
[0014]
Furthermore, in the thermal head of the present invention, the groove preferably has a number provided et al is in the region immediately below than the region directly under the plurality of heat generating elements on the top surface of the heat radiating plate.
[0015]
Furthermore, in the thermal head of the present invention, the average number of grooves present in the compartment of the 1 cm × 1 cm of the upper surface of the front Symbol radiating plate upon classified into compartment 1 cm × 1 cm or finer than compartments of the 1 cm × 1 cm, when broken down in Do compartment number in terms of the average number of the grooves present from the average number of grooves present in the fine sections per 1 cm ² is preferably 83 or ～827 pieces der Rukoto.
[0016]
Still further , the thermal head of the present invention includes a pair of grooves different from the grooves provided along the arrangement direction of the plurality of heating elements on the upper surface, and the pair of grooves is formed on the grooves. In comparison, the heat sink has a deep depth in the thickness direction .
[0017]
A thermal printer according to the present invention includes the above-described thermal head, and a transport unit that transports a recording medium onto the heating element while pressing the thermal head.
[0018]
According to the present invention, on the upper surface of the heat radiating plate on which the head substrate is placed, a groove for accommodating a part of the adhesive interposed between the head substrate and the heat radiating plate is provided at a density of 1 piece / cm ^2. At the same time, since the groove has a circular shape, an elliptical shape, an arc shape, or a spiral shape when viewed in plan, the groove acts as a brake against external forces applied in various directions to the head substrate. . Therefore, it is possible to effectively prevent such a problem that the head substrate is largely displaced from the heat sink while using the thermal head or the thermal printer.
[0019]
In particular, when the groove is formed in a circular shape or a spiral shape in a plan view, the groove serves as a brake against forces in all directions substantially parallel to the upper surface of the heat radiating plate, which is particularly preferable.
[0020]
Further, according to the present invention, the groove is formed at least in the region directly under the heat generating element, thereby enhancing the braking effect by the groove in the region directly under the heat generating element that is easily affected by external force from a conveying means such as a platen roller. And the head substrate can be more firmly fixed to the heat sink. Such an effect can be further enhanced by forming more grooves in the region directly below the region directly below the heat generating element.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0022]
Figure 1 is a sectional view of a thermal head according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a top view of a heat radiating plate constituting the thermal head of FIG. 1, the thermal head shown in FIG. 1, large substantially, the head substrate 1 It has a structure in which it is placed on the heat radiating plate 7 via a heat radiating resin 8 as an adhesive and a double-sided tape 9.
[0023]
The head substrate 1 has a partial glaze layer 3, a heating element 4 a, and circuit wiring 5 on an upper surface of a base plate 2 formed in a rectangular shape by various materials such as alumina ceramics, single crystal silicon, and Fe—Ni alloy. Etc. are applied.
[0024]
When the base plate 2 is made of alumina ceramics, for example, an appropriate organic solvent / solvent is added to and mixed with ceramic raw material powders such as alumina, silica, and magnesia to form a slurry, and this is made into a conventionally known doctor blade method or A ceramic green sheet is obtained by adopting a calender roll method or the like, and then the ceramic green sheet is punched into a square shape and then fired at a high temperature.
[0025]
Further, a partial glaze layer 3 made of glass is applied to the upper surface of the base plate 2 in a strip shape along the long side of the base plate 2, and a heating element array 4 comprising a plurality of heating elements 4 a arranged near the top. Is provided.
[0026]
The partial glaze layer 3 is formed, for example, to have a circular arc shape with a curvature radius of 1 mm to 4 mm, and the thickness of the top is set to 20 μm to 80 μm.
[0027]
The partial glaze layer 3 is made of, for example, glass having a thermal conductivity of 0.7 W / m · K to 1.0 W / m · K, and thus stores a part of the heat of the heating element 4a therein. Thus, the thermal responsiveness of the thermal head is maintained satisfactorily. Specifically, the thermal head acts as a heat storage layer that raises the temperature of the heating element 4a to a predetermined temperature required for printing in a short time.
[0028]
The partial glaze layer 3 is obtained by printing and applying a predetermined glass paste obtained by adding and mixing a suitable organic solvent to glass powder on the upper surface of the base plate 2 by screen printing or the like. Formed by baking at high temperature.
[0029]
Further, the heating element array 4 provided near the top of the partial glaze layer 3 is formed by arranging a plurality of heating elements 4a in a straight line in the main scanning direction at a density of, for example, 600 dpi ( dot per inch ). The element array 4 is made of an electric resistance material such as TaSiO, TiSiO, or TiCSiO.
[0030]
The plurality of heating elements 4a generate Joule heat when electric power is supplied from the outside through circuit wirings 5 connected to both ends thereof, and a temperature necessary for forming a print on thermal paper, for example, 150 ° C. Exothermic to a temperature of ~ 400 ° C.
[0031]
The circuit wiring 5 connected to both ends of each heating element 4a is formed in a predetermined pattern from a metal material such as aluminum (Al) or copper (Cu), and supplies predetermined power to the heating element 4a. Functions as power supply wiring.
[0032]
The heating element 4a and the circuit wiring 5 are formed on the upper surface of the base plate 2 so as to form a predetermined pattern by employing a conventionally well-known thin film forming technique, specifically, sputtering, photolithography technique, etching technique or the like. Wear and form.
[0033]
On the other hand, a protective film 6 is applied to the upper surfaces of the heat generating element 4a and the circuit wiring 5, and the heat generating element 4a and the circuit wiring 5 are commonly covered by the protective film 6.
[0034]
The protective film 6 is made of an inorganic material having excellent wear resistance, such as silicon nitride (Si ₃ N ₄ ), silicon oxide (SiO ₂ ), sialon (Si—Al—O—N), and the like. The circuit wiring 5 and the like are protected from abrasion caused by sliding contact with the recording medium and corrosion caused by contact with moisture contained in the atmosphere.
[0035]
The above-described protective film 6 employs a conventionally well-known thin film forming technique such as a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, sputtering, etc., and uses silicon nitride (Si ₃ N ₄ ), silicon oxide (SiO ₂ ), sialon (Si It is formed by depositing an inorganic material such as -Al-O-N) on the upper surface of the heating element 4a, the circuit wiring 5, etc. to a thickness of 5 to 10 [mu] m.
[0036]
On the other hand, the head substrate 1 is placed on a heat radiating plate 7 made of a metal having good heat conductivity such as aluminum or SUS.
[0037]
The heat radiating plate 7 is provided with a pair of grooves 7a on the upper surface thereof along the main scanning direction, which are arranged substantially parallel to each other at a predetermined interval. Further, in the region between the heat sink 7 and the head substrate 1, the band-shaped heat-dissipating resin 8 disposed immediately below the heat generating element 4 a is disposed between the pair of grooves 7 a, and the region outside the pair of grooves 7 a ( heat dissipation property). the lateral direction on both sides) of the tree fat 8 sided tape 9 is interposed, respectively.
[0038]
Such a heat radiating plate 7 supports the head substrate 1 on its upper surface, absorbs part of the heat of the head substrate 1 through the heat radiating resin 8, and discharges it to the outside, so that the inside of the head substrate 1 This effectively prevents the temperature of the heat from becoming excessively high.
[0039]
A plurality of grooves 7b (formation density of 1 piece / cm ² or more) are formed on the upper surface of the heat radiating plate 7 in a curved shape (circular shape in the present embodiment) in a plan view.
[0040]
The curved groove 7b is formed to have a width of 13 μm to 20 μm and a depth of 0.1 μm to 0.4 μm, and a part of the heat-dissipating resin 8 and the double-sided tape 9 are accommodated therein. Yes.
[0041]
Since the groove 7b has a circular shape in plan view as described above, the groove 7b acts as a brake against an external force applied to the head substrate 1 in the main scanning direction. Therefore, it is possible to effectively prevent a problem that the head substrate 1 is largely displaced in the main scanning direction with respect to the heat radiating plate 7 during use of the thermal head or the thermal printer.
[0042]
In addition, in this case, if the groove 7b is formed in a circular shape, the groove 7b acts as a brake against an external force in any direction parallel to the upper surface of the heat sink, which is extremely effective.
[0043]
The formation region of the circular groove 7b may be any region as long as it is the upper surface of the heat radiating plate 7 located in the region immediately below the head substrate 1, but the groove 7b is preferably formed at least in the region immediately below the heating element 4a. In this case, the braking effect by the groove 7b can be enhanced in the region immediately below the heat generating element 4a of the head substrate 1 where a force in the main scanning direction is easily applied due to sticking of the recording medium or paper jam, and the head substrate 1 is attached to the heat radiating plate. 7 can be more firmly fixed. If the groove 7b is formed over the entire upper surface of the heat radiating plate 7 so as to be larger in the region immediately below the region directly below the heat generating element 4a, the head substrate 1 can be further firmly fixed to the heat radiating plate 7.
[0044]
The upper limit of the formation density of the grooves 7b is preferably set to 827 pieces / cm ² or less, and the lower limit value is preferably set to 83 pieces / cm ² or more.
[0045]
Here, the upper limit value of the formation density of the grooves 7b is set to 827 pieces / cm ² or less. If the upper limit value is larger than 827 pieces / cm ² , the heat transfer from the head substrate 1 to the heat sink 7 decreases. There is a tendency. On the other hand, the reason why the lower limit value of the formation density of the grooves 7b is set to 83 pieces / cm ² or more is that the adhesion force between the head substrate 1 and the heat radiating plate 7 becomes particularly large within this numerical range.
[0046]
The density of the grooves 7b is defined by the average number of the grooves 7b existing in each section by counting the number of the grooves 7b existing in each section when the upper surface of the heat sink 7 is divided into sections of 1 cm × 1 cm. Is done. When one groove 7b exists over a plurality of sections, the grooves 7b are counted separately in each section. In the case where a single groove is branched into a plurality of grooves, each branched groove is counted. When the 1 cm × 1 cm section cannot be secured due to the area of the heat sink 7, the average number of grooves 7 b existing in each section is counted in a state of being divided into finer sections, and then counted. The density of the grooves 7b is calculated by converting the number of the grooves 7b into the number per 1 cm ² .
[0047]
In the case where the heat radiating plate 7 is made of aluminum, the heat radiating plate 7 is integrally formed with the pair of grooves 7a by forming an ingot of aluminum into a predetermined shape by a conventionally known metal processing method or the like. The circular groove 7b is, for example, a disk-shaped plate having a cutting edge made of carbon steel extending radially from the center as a starting point, disposed on the heat radiating plate, and oily between the plate and the heat radiating plate. The plate is rotated while supplying the cutting oil, and the surface of the heat sink 7 is cut.
[0048]
On the other hand, the heat radiating resin 8 interposed between the head substrate 1 and the heat radiating plate 7 is made of a thermosetting resin having a relatively high thermal conductivity such as a silicone resin, an epoxy resin, or an acrylic resin, and the heat of the heating element 4a. Is effectively conducted from the head substrate 1 to the heat radiating plate 7, and the head substrate 1 and the heat radiating plate 7 are firmly fixed together with the double-sided tape 9.
[0049]
The double-sided tape 9 disposed on both sides of the heat-dissipating resin 8 is made of a material that is relatively difficult to deform, such as acrylic resin, and is a strip-shaped resin material so that the head substrate 1 and the heat-radiating plate 7 are arranged substantially in parallel. The thickness is set to (25 μm to 200 μm).
[0050]
The head substrate 1 and the heat radiating plate 7 are fixed by applying a precursor of the heat radiating resin 8 to a predetermined region on the upper surface of the heat radiating plate 7 and adhering the double-sided tape 9, and then radiating the head substrate 1 to the heat radiating. The process is completed by placing the precursor on the plate 7 and thermosetting the precursor of the heat-dissipating resin 8.
[0051]
In the thermal printer in which the thermal head as described above is incorporated, as shown in FIG. 3, the platen roller 10 and the conveying

rollers

11a, 11b, and 11c are used as conveying means for conveying the recording medium onto the heating element 4a of the thermal head T. 11c, 11d, etc. are arranged.
[0052]
The platen roller 10 is a cylindrical member in which butadiene rubber or the like is wound around the outer periphery of a shaft core made of a metal such as SUS to a thickness of about 3 mm to 15 mm, and is rotatable on the heating element 4a of the thermal head T. The recording medium is supported and conveyed in a direction (arrow direction in the figure) perpendicular to the arrangement of the heating elements 4a while pressing the recording medium against the heating elements 4a.
[0053]
The

transport rollers

11a, 11b, 11c, and 11d have outer peripheral portions formed of metal, rubber, or the like, and are disposed separately from the thermal head T on the upstream side and the downstream side in the recording medium transport direction. The

transport rollers

11a, 11b, 11c, and 11d and the platen roller 10 described above support the traveling of the recording medium.
[0054]
At the same time, a plurality of heating elements 4a are selectively Joule-heated as the driver IC (not shown) is driven, and a predetermined print is formed by conducting these heats to the recording medium.
[0055]
In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, A various change and improvement are possible in the range which does not deviate from the summary of this invention.
[0056]
For example, in the above-described embodiment, but so as to form on the groove 7b in a circle on the heat radiating plate 7, elliptical shape, an arc shape, spiral, any shape if the name of the wavy or Tsurumaki shape, Of course.
[0057]
In the above-described embodiment, the case where the pair of grooves 7a is formed on the heat radiating plate 7 has been described. However, the present invention can also be applied to the case where the grooves 7a are not present.
[0058]
[Experimental example]
Next, the function and effect of the present invention will be described based on experimental examples.
[0059]
In the first experiment, a thermal head A to D in which various grooves are formed on a heat sink while a 1 inch × 1 inch head substrate is placed on a heat sink by a double-sided tape, An external force in a direction inclined by 45 ° with respect to the main scanning direction is gradually applied to the head substrates of these thermal heads A to D, and the heat sink and the head are measured by measuring the load that the head substrate peels off from the heat sink. The adhesion strength with the substrate is examined. The thermal head A has a circular groove, the thermal head B has a groove parallel to the sub-scanning direction, and the thermal head C has a groove parallel to the main scanning direction. On the other hand, the thermal head D was not provided with a groove. As the double-sided tape, an acrylic resin having a thickness of about 50 μm was used. In the thermal heads A to C, the formation density of the grooves was about 600 / cm ² , the average width of the grooves was 15 μm, and the average depth of the grooves was 0.2 μm. The above experimental results are shown in Table 1.
[0060]
[Table 1]

[0061]
According to Table 1, a small external force is applied to the thermal head D having no curved grooves, the thermal head C having grooves parallel to the main scanning direction, and the thermal head B having grooves parallel to the sub-scanning direction. The head substrate is peeled off. On the other hand, it was found that the thermal head A having a circular groove can withstand a large external force of about 8 kgf or more, and has an excellent adhesive force as compared with the thermal heads B, C, and D.
[0062]
(Second experiment)
In the second experiment, an experiment similar to the first experiment was performed by changing the formation density of the circular grooves little by little. The other conditions are the same as in the first experiment. The above experimental results are shown in Table 2.
[0063]
[Table 2]

[0064]
According to Table 2, in the sample in which the groove formation density is less than 1 piece / cm ² , the head substrate was peeled off by a small external force. On the other hand, in the sample having a formation density of 1 piece / cm ² or more, the external force that peels off the head substrate becomes relatively large. In particular, in the sample set to a formation density of 83 pieces / cm ² or more, the adhesion force between the head substrate and the heat sink. Especially good results have been obtained.
[0065]
Therefore, according to the results of the first experiment and the second experiment described above, if the curved grooves are provided on the heat sink with a formation density of 1 piece / cm ² or more, the direction oblique to the main scanning direction. It can be seen that even when an external force is applied to the head substrate, it is possible to satisfactorily suppress the displacement of the head substrate, and in particular, if the grooves are formed at 83 pieces / cm ² or more, such an effect may become more remarkable. Recognize.
[0066]
【The invention's effect】
According to the present invention, on the heat sink on which the head substrate is placed, a groove that accommodates a part of the adhesive interposed between the head substrate and the heat sink is formed at a density of 1 / cm ^2. At the same time, since the groove is planarly formed, the groove acts as a brake against external forces applied in various directions applied to the head substrate. Therefore, it is possible to effectively prevent such a problem that the head substrate is largely displaced from the heat sink while using the thermal head or the thermal printer.
[0067]
In particular, when the groove is formed in a circular shape or a spiral shape in a plan view, the groove serves as a brake against forces in all directions substantially parallel to the upper surface of the heat radiating plate, which is particularly preferable.
[0068]
Further, according to the present invention, the groove is formed at least in the region directly under the heat generating element, thereby enhancing the braking effect by the groove in the region directly under the heat generating element that is easily affected by external force from a conveying means such as a platen roller. And the head substrate can be more firmly fixed to the heat sink. Such an effect can be further enhanced by forming more grooves in the region directly below the region directly below the heat generating element.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a thermal head according to an embodiment of the present invention.
2 is a top view of a heat radiating plate constituting the thermal head of FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a schematic side view of a thermal printer equipped with the thermal head of FIG. 1;
FIG. 4 is a top view of a heat radiating plate constituting a conventional thermal head.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Head substrate 2 ... Base plate 3 ... Partial glaze layer 4 ... Heating element row | line | column 4a ... Heating element 5 ... Circuit wiring 6 ... Protective film 7 ... Heat sink 7a ... Groove 7b ... Groove 8 ... Heat dissipating resin (adhesive)
9 ・・・ Double-sided tape (adhesive)
10. Platen roller (conveying means)
11a, 11b, 11c, 11d ... Conveying rollers (conveying means)

Claims

In a thermal head that forms a print while transporting a recording medium onto the plurality of heating elements by placing a head substrate having a plurality of heating elements on the upper surface of the heat dissipation plate via an adhesive,
The radiator plate accommodates a part of the adhesive material and has a groove on the upper surface that forms a circle, an ellipse, an arc, or a spiral when viewed in plan,
Upon dividing the upper surface of the front Symbol radiating plate average number number of grooves present in the compartment of the 1 cm × 1 cm when broken down in compartment 1 cm × 1 cm, or fine compartment from compartment of the 1 cm × 1 cm, thermal head number in terms of the average number of the grooves present from the average number of grooves present in the fine sections per 1 cm ² is characterized in der Rukoto 1 or more.

2. The thermal head according to claim 1, wherein the groove has a depth in a range of 0.1 μm to 0.4 μm and a width in a range of 13 μm to 20 μm.

3. The thermal head according to claim 1, wherein the groove is provided at least in a region immediately below the plurality of heat generating elements on the upper surface of the heat radiating plate.

4. The thermal head according to claim 1, wherein the groove is provided more in the region immediately below the region directly below the plurality of heat generating elements on the upper surface of the heat radiating plate. .

Upon dividing the upper surface of the front Symbol radiating plate average number of grooves present in the compartment of the 1 cm × 1 cm when broken down in compartment 1 cm × 1 cm or finer partition than partitions of the 1 cm × 1 cm,, the fine to any one of claims 1 to 4 number in terms of the average number of the grooves present from the average number of grooves present in the Do compartments per 1 cm ² is wherein 83 amino ～827 pieces der Rukoto The thermal head described.

The heat radiating plate includes a pair of grooves different from the grooves provided along the arrangement direction of the plurality of heating elements on the upper surface,
6. The thermal head according to claim 1, wherein the pair of grooves are deeper in the thickness direction of the heat radiating plate than the grooves. 7.

A thermal printer comprising: the thermal head according to any one of claims 1 to 6; and a conveying unit that conveys a recording medium onto the heating element while pressing the thermal head.